电子鼻的应用
电子鼻与电子舌技术在食品检测中的运用
电子鼻与电子舌技术在食品检测中的运用
刘燕琪 时丽 韩孔艳 张晓旭 李俊娟 孔治云 于靖宇
(河南农业大学 食品科学技术学院 08级食品科学与工程四班 )
摘 要:随着嗅觉与味觉传感器技术的发展,电子鼻与电子舌技术在食品检测中得到了不断研究与应用。电子鼻由气敏传感器、信号处理和模式识别系统等功能器件组成;电子舌是用类脂膜作为味觉传感器,以类似人的味觉感受方式检测味觉物质。着重阐述了电子鼻与电子舌技术的结构组成,重点介绍了其在食品新鲜度检测、果蔬成熟度评价及饮料、酒类识别等轻工业中的应用现状与发展趋势,并指出了这些信息新技术实现过程中所需要解决的问题。
关键词:电子鼻;电子舌;食品;检测
一、电子鼻与电子舌的提出
目前,在很多领域仍然应用人或动物的嗅觉对气味进行分辨、识别或评价,如利用人的嗅觉或味觉评价食品(如咖啡、白酒等的质量)、利用狗的嗅觉检测毒品和爆炸物等。动物的嗅觉具有灵敏度高、容错性强等优点,而且具有训练、学习功能。但是,动物,特别是人的嗅觉系统有一定的主观性,并且在一个环境中待久了,嗅觉系统容易疲劳,也就是所谓的“久入芝兰之室而不闻其香,久入鲍鱼之肆而不闻其臭”,更重要的是,在自动化程度高的领域,如在食品工业,由于生产过程中很多环节已经实现了自动化,而用人工去评价原料、成品或半成品的品质已经成为制约生产效率进一步提高的瓶颈。如果有一个模拟嗅觉分辨机理的设备,它能克服单个传感器的缺点,既能检测特定的气体,又能评价混合气体或挥发性化学物质,再加上它不会疲劳,并可以给出客观的数据或结论,那么这种设备将会在某些领域部分或完全替代动物的嗅觉,在特殊环境条件下更将大有用武之地。虽然生物学家至今尚未完全理解嗅觉感受和气味辨别所涉及的生物化学机理,但是相关技术的发展使得通过电子方法模拟动物的鼻子和舌头成为可能。现在随着嗅觉与味觉传感器技术的发展,电子鼻与电子舌技术在食品检测中得到了不断研究与应用。
电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究与阐述
电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究与阐述
发布时间:2022-07-12T01:32:16.925Z 来源:《科技新时代》2022年7期 作者: 刘泽弘
[导读] 在食品品质的评价方面,气味、外观、滋味等应用价值显著。要想将食品品质评审的水平提升上来,并防止重复性行为的出现,将人为评定差异降至最低,大大凸显出电子鼻与电子 舌技术的应用优势,其研究深度也不断加深。
大理州食品检验检测院 大理州大理市、大理市 671000
摘要:本文首先对电子鼻与电子舌的构成进行阐述,然后详细介绍了几点电子鼻与电子舌在食品检测中的具体应用,主要包括食品新鲜程度检测、果蔬成熟度检测、酒类识别,旨在将电子鼻和电子舌的应用功能充分展现出来,以此来推动食品检测效率的稳步提升。
关键词:电子鼻;电子舌;食品检测;应用
在食品品质的评价方面,气味、外观、滋味等应用价值显著。要想将食品品质评审的水平提升上来,并防止重复性行为的出现,将人为评定差异降至最低,大大凸显出电子鼻与电子 舌技术的应用优势,其研究深度也不断加深。其中,对于电子鼻来说,在食品检测中具有
较高的应用价值,在特定的传 感器和模式识别系统的作用下,可以对被测样品的信息进行及时提供。而对于电子舌而言,在类脂薄膜的一
侧接触到味觉物质时,会促使膜电势变化的出现,这种味觉传感器的灵敏度、可靠性较高,可以为样品的量化提供极大的便捷,同时准确
测量一些成分含量。由于电子舌与电子鼻的作用显著,对于食品工业、环境检测、医疗卫生等方面均产生了重要的影响。
一、电子鼻与电子舌的构成
针对于电子鼻,其构成主要得益于气敏传感器、信号处理系统等。通常来说,食品的气味可以综合反映出多种成分,所以电子鼻的气味感知部分,其阵列主要由不同选择性的气敏传感器组合而成,在多种气体的交叉敏感性的作用下,可以使不同的气味分子向与时间相关
的可测物理信号组进行顺利转变,从而为混合气体分析助力。对于气体传感器阵列而言,在电子鼻系统中占据着重要的地位,当前,在电
电子鼻在方便米饭气味识别中的应用
2010年11月 第25卷第11期 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vo1.25,No.11 NOV.2010
电子鼻在方便米饭气味识别中的应用
梁爱华 贾洪锋 秦 文。 彭 涛 陈 迤
(四川烹饪高等专科学校食品科学系 ,成都610072) (1 ̄tJII农业大学食品科学院 ,雅安625014)
摘要采用电子鼻对3种不同方便米饭(鸡米芽菜方便米饭、榨菜肉末方便米饭、素什锦方便米饭)的
新鲜样品和真空冷冻保藏样品进行了分析。通过对所获得的数据进行主成分分析和气味指纹对比,结果表 明:电子鼻可以用于不同方便米饭样品的分析,可以区分不同的方便米饭,同时能区分真空冷冻保藏样品与新
鲜品,两者之间在气味识别上存在差异。真空冷冻保藏虽然可以作为一种很好的保存方式延长方便米饭的保 质期,但是这种方式对于方便米饭的香气影响较明显。
关键词 电子鼻 方便米饭真空冷冻 气味识别 中图分类号:TS213.3 文献标识码:A 文章编号:1003—0174(2010)11一O110—05
电子鼻是2O世纪90年代发展起来的分析、识别
和检测复杂嗅味和挥发性成分的仪器。其利用气体 传感器阵列的响应曲线来识别气味的电子系统,与
普通的分析仪器,如色谱仪、光谱仪等不同,得到的 不是被测样品各种成分的定性和定量结果,而是给
予样品中挥发成分的整体信息,也就是“指纹数 据”[ 。
国外对电子鼻的研究最早可追溯到1961年 J。
它不仅可以根据各种不同的气味测到不同的信号, 而且可以将这些信号与数据库中的信号加以比较, 进行识别判断,因而具有类似鼻子的功能 』。电子
鼻在饮料、食品、酒类、烟草、化妆品、石油化工、包装 材料、环境监测、临床、化学等领域得到了广泛应 用 J。
方便米饭作为一种非常具有代表性的食品,符
合现代人快节奏生活的要求。方便米饭采用真空冷 冻的方式可以达到长时问保藏的目的,但是真空冷
电子鼻检测原理与饲料检测应用分析
畜牧兽医科技信息2017年第03期电子鼻袁是模拟动物嗅觉器官所研发的高科技产品袁可有效分析尧识别和检测复杂嗅味及挥发性成分遥然而袁电子鼻检测技术袁亦被称之为气味指纹分析技术袁被广泛应用食品检测袁为食品安全提供保障遥鉴于此袁本文笔者将以电子鼻检测原理为出发点袁分析电子鼻检测技术在饲料检测中的应用遥1检测原理电子鼻检测袁借助气体传感器阵列表现出的相应图案袁识别气味袁其中袁气相型尧光传感型以及金属氧化物型等是常见的传感器类型袁对不同型号的传感器袁其对检测气体的敏感度有所不同袁好比某一种气体于某个传感器上袁可发出高响应袁而于另外的传感器上袁便发出低响应遥对不同气体袁传感器阵列所出现的响应图案存在差异袁而系统以此作为依据袁实现对气味的有效识别遥理论上讲袁任何气味均伴有各自的响应谱袁以不同气味的不同响应谱为指导袁准确判定气味遥气味中部分化学元素若与敏感材料出现相互作用袁利用传感器袁促使反应信号转化为电信号袁传感器不同袁所产生的信号有所差异袁就同一种气味而言袁不同传感器所呈现出的响应袁共同组成此种气味的响应谱遥为定量尧定性分析气味袁电子鼻以传感器收集的信号为对象袁实施预处理袁通过适宜的模式袁识别分析袁进而分析混合气体与复杂介质遥一般情况下袁电子鼻可维持数小时尧几天袁甚至更长的时间袁不间断对特定位置的气
味进行监测遥相较于
传统气味分析法袁电子鼻监测分析技术袁具有安全性高尧检测速度快尧操作简单等优点袁且成本低遥2电子鼻检测技术电子鼻袁是一种模拟动物嗅觉器官所研发的高科技产品遥电子鼻检测技术袁响应时间较短袁且检测速度快袁可用于不同类型食品的检测袁重复性高袁可有效避免人为造成的误差遥1964年袁首次报道电子鼻袁Wilkens等学者袁利用气体袁在电极氧化-还原反应的基础上袁对嗅觉过程进行模拟遥1965年袁Buck袁利用金属及半导体电导变化原理袁对气体进行测量遥1982年袁Persuad等学者袁提出电子鼻智能化袁其中袁包括两部分袁即模拟识别系
电子鼻
电子鼻技术在食品工业领域中的应用
摘 要 文章主要阐述现代电子鼻的重要特征和在食品工业领域中的一些应用实例。说明电子鼻在无损检测中的优势,电子鼻系统能够实现快速、稳定、高效、现场实时的检测分析,在分析气味方面具有其他仪器无法比拟的优势。
关键词 电子鼻 无损检测 传感器 PCA LDA 食品工业
前 言
在食品评价中,气味是一个很重要的指标。气味是指食品给人嗅觉器官的感觉,而气味物质是指能够引起嗅觉反映的物质。引起嗅觉的气味刺激主要是具有挥发性、可溶性的有机物和一些可挥发的无机物。在食品的研发、生产和流通过程中,评价食品品质、鉴别杂质、是否变质等主要是依靠有经验的专业人员或者GC-MS(气相色谱-质谱联用技术)来进行判定。不同的人对同一种气味有不同的感受,因而就有不同的评价,甚至同一个人在不同的环境、不同的情绪时对同一种气味也有不同的感受和评价,从而使得采用人鼻辨嗅法存在一定的局限性;另外,由于GC-MS 检测费用昂贵、检测周期长,与人的嗅觉很难进行科学的、系统的对照。那么究竟有没有一种快速、稳定的设备能够达到检测食品气味的要求呢?电子鼻技术和电子鼻检测系统也就应运而生。
电子鼻(Electronic Noses) 是一种模仿生物嗅觉的电子系统,是由多个选择性的气敏传感器和适当的模式分类方法组成的具有识别单一和复杂气味能力的装置。“电子鼻”的概念,最早是1982 年英国Warwick 大学的Persand 和Dodd 教授模仿哺乳动物嗅觉系统的结构和机理,对几种有机挥发气体进行类别分析时提出来的。1990 年举行第一届电子鼻国际学术会议,对人工智能嗅觉系统的设计及信息处理进行讨论[1,2]。正是由于对复杂的样品具有精确的检测和区分识别能力以及较低的使用成本,电子鼻技术广泛应用工业生产和环境保护的各个领域,如食品工业、化妆品行业、药品工业、环境监测与公共安全等,尤其在食品工业领域取得不错的研究成果。
电子鼻实验
- 1 -
创
新
大
赛
实验课题:电子鼻技术在农产品无损检测中的应用
参赛人员:米静 王翠翠 田晓丽 邱贤玉 张布雷
指导老师:吴莉莉
- 2 - 电子鼻技术在农产品无损检测中的应用
一、研究背景及意义
食品安全是当今世界共同关注的重大问题,也是各国政府、相关国际组织和学术机构研究的热点。粮食是世界上储藏量最大的食品,由于粮食上带有种类繁多的微生物,加之粮食中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪及无机盐等营养物质,是微生物良好的天然培养基,所以一旦条件适宜,粮食中的微生物就会活动,不仅会影响粮食的安全储藏,导致粮食品质劣变,而且还可能产生毒素污染,严重影响人类健康。据联合国粮农组织估计,全世界每年大约有5%~7%的谷物、饲料等农作物受霉菌污染发生霉变而不能食用,造成很大的经济损失和浪费。粮食霉变不仅降低粮食的营养和商品价值,更重要的是影响粮食及其制品的可食性和安全性。因此,测定并监控粮食的早期霉变对于指导谷物的储备和保护人类和动物的饮食安全等方面都有重要的意义。
目前很多商业化的快速检测手段如:DNA探针、聚合酶链式反应(PCR),乳凝集反应,显微镜检验,薄层层析法(TLC)、酶联免疫法(ELISA)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)及GC-MS联用法等,然而这些方法的检测时间、灵敏度、选择性、样品前处理方法、样品基质干扰、价格等存在的制约因素,不能满足实际的需要。
粮食在霉变过程中会产生霉味、哈败味、酸败味或甜味等气味,这些气味的主要成分是由微生物作用产生的羟基类、醛基类、硫化物
- 3 - 等化合物,因此可利用气敏传感器对其检测识别。近年来,基于气敏传感器阵列和模式识别的电子鼻技术得到了广泛的研究,该技术模拟人和动物的嗅觉系统对气味物质进行检测,与人和动物的嗅觉相比,它的测定更为客观,不受生物体主观因素的影响,结果更为可靠。
电子鼻和电子舌在食品监测中的应用
第20卷第2期2004年3月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVol.20 No.2Mar. 2004
电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究进展
王 俊,胡桂仙,于 勇,周亦斌
(浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310029)
摘 要:随着嗅觉与味觉传感器技术的发展,电子鼻与电子舌技术在食品检测中得到了不断研究与应用。电子鼻由气敏传感器、信号处理和模式识别系统等功能器件组成。电子舌是用类脂膜作为味觉传感器,以类似人的味觉感受方式检测味觉物质。着重阐述了电子鼻与电子舌技术的结构组成,重点介绍了其在食品新鲜度检测、果蔬成熟度评价及饮料、酒类识别等轻工业中的应用现状与发展趋势,并指出了这些信息新技术实现过程中所需要解决的问题。关键词:电子鼻;电子舌;食品;检测中图分类号:TS207.3 文献标识码:A 文章编号:100226819(2004)0220292204
收稿日期:2003201228 修订日期:2004202218作者简介:王 俊(1965-),男,教授,博士生导师,主要从事农产品加工工程研究,杭州市 浙江大学生物系统工程与食品科学学院,310029。Email:jwang@0 引 言
食品品质通常是通过气味、外观、质地、滋味和营养
等方面来评价的。为提高食品品质评审的客观性、可靠
性、重复性,减少人为评定差异,近年来国内外在应用电
子鼻与电子舌技术方面,开展了一系列研究,并取得相
当进展。
电子鼻又称气味扫描仪,是20世纪90年代发展起
来的一种快速检测食品的新颖仪器。它以特定的传感器
和模式识别系统快速提供被测样品的整体信息,指示样
品的隐含特征[1]。电子舌是一种使用类似于生物系统的
材料作传感器的敏感膜,当类脂薄膜的一侧与味觉物质
接触时,膜电势发生变化,从而产生响应,检测出各类物
质之间的相互关系[2]。这种味觉传感器具有高灵敏度、
可靠性、重复性。它可以对样品进行量化,同时可以对一
应用电子鼻区分不同货架期的纯奶
68 《乳业科学与技术》 2008年第2期 (总第129期)
应用电子鼻区分不同货架期的纯奶
郭奇慧,白 雪,康小红
(内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司研发中心,内蒙古呼和浩特011500)
摘要:将电子鼻用于测定纯牛奶的货架期,旨在寻求一种快速有效的方法以实现对纯牛奶的质量控
制。将纯牛奶在室温条件下储存,分不同的储存时间对其进行测定,结果表明,电子鼻可以准确地区分不
同货架期的纯牛奶。
关键词:电子鼻;纯牛奶;质量控制
中图分类号:TS252.7 文献标识码:A 文章编号:1671—5187(2008)02—0068—02
Pure Milk Shelf Life Determination by Electronic Nose
Guo Qihui,Bai Xue,Kang Xiaohong
(R&D center of Inner Mongolia Mengniu Dairy(Group)CO.,Ltd,Huhhot of Inner Mongolia
01 1500,P.R.China)
Abstract:In order to obtain a fast and availa ble process to control the quality of pure milk,
electronic nose was used to determine the shelf life of pure milk.To do this,milk was stored at
ambient temperature.Samples of each of the stored milk have been analyzed by electronic nose at
different times.The results showed that electronic nose could determinate shelf life of pure milk.
气味(电子鼻)传感器的检测技术
气味(电子鼻)传感器的检测技术
一,概述.
电子鼻可以识别和检测复杂的气味和挥发性成分。电子鼻是一种能够识别单一和复杂气味的设备,它由多个性能重叠的气体传感器和适当的模式分类方法组成。
二、电子鼻工作原理.
电子鼻的工作原理是基于模拟人类嗅觉的形成过程。人类嗅觉系统由嗅觉细胞、嗅觉神经网络和大脑组成。嗅觉是挥发性物质释放气体进入鼻腔,并被嗅觉细胞中的嗅觉细胞吸附到表面。负电荷嗅觉细胞表面的部分电荷发生变化并产生电流,从而使神经末梢受到刺激而兴奋。最后,兴奋信号被传输到大脑的嗅觉皮层,产生嗅觉。
人的嗅感产生过程框图
三、 电子鼻的基本组成
电子鼻系统主要由气敏传感器阵列、信号处理单元和模式识别单元三大部分组成。图给出了人工嗅觉系统的结构框图。
电子鼻的系统构成
四、电子鼻的应用
名称气味监测传感器阵列型金属氧化物半导体主要用于测量一般可燃气体。主要用于测量一般可燃气体制造商美国公司法国smart nose fox2000金属氧化物半导体香味扫描仪鼻口腔监测器导电聚合物传感器金属氧化物测量食品化妆品监测啤酒测量呼吸新鲜度法国英国日本
五、电子鼻发展前景
1.存在的问题:
(1)有些传感器对测试条件要求苛刻,必须严加控制,或者加以监测并进行参数补偿;(2)传感器本身的稳定性差,因而易于中毒;(3)阵列的校正和训练数据无法通用。
2.研究方向:
(1)能对微量分子瞬时敏感的不受环境影响或能对环境变化进行自适应补偿的传感器
阵列器件;
(2)能对信号进行处理的高精度处理器,将信号与噪声分离;(3)能将人的感官感受相一致的感官评定指标的模式识别方法。 三、 数据统计方法
1、主成分分析(pca)
聚类分析(CA)是一种将研究对象划分为相对同质的聚类的统计分析技术。从统计学的角度来看,聚类分析是一种通过数据建模来简化数据的方法。CA是根据个体或变量之间的数量关系进行分类的,具有很强的客观性,但各种聚类方法只能在一定条件下实现局部最优;聚类的最终结果是否成立还需要专家的鉴定。3.判别因素分析(DFA)
电子鼻识别大米挥发性物质的应用性研究
2013年7月 第28卷第7期 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vo1.28,No.7 Ju1.2013
电子鼻识别大米挥发性物质的应用性研究
胡志全 王海洋 刘友明 (华中农业大学食品科学技术学院,武汉430070)
摘 要 利用电子鼻对不同收获年份、不同产地和不同基因型大米的挥发性气味物质进行检测,并对采 集数据进行主成分分析(PCA)和判别因子分析(DFA)。结果表明:所测样品被区分为两大组群,分别是2011 年和2009年收获的稻米,2011年收获稻米的两个不同基因型大米的区别指数为92.O1%,同一基因型不同产 地大米间区别指数小于80%。电子鼻能很好地区分出不同基因型、不同收获年份大米气味物质的差异,但是不 能很好区分大米的不同产地,将其应用于鉴别大米新陈和基因型的差异是可行的。 关键词 电子鼻 大米收获年份基因型 主成分分析判别因子分析 中图分类号:TS210.7 文献标识码:A 文章编号:1003—0174(2013)07—0093一O6
大米是我国多数人的主食,其独有的香气更是 直接影响人们的食欲。采用传统的感官评价来鉴别 大米的气味具有很强的主观性,而且人的感觉器官 的灵敏度易受到外界因素的干扰,从而影响评定的 准确度 。大米的气味成分十分复杂,至今还有未 鉴定出的化合物,且大米气味是许多挥发成分混合 而成,很难通过一种或几种挥发物质来鉴定 J。 电子鼻技术在食品 -6]、烟草 、白酒 J、医 药 等众多领域有着广泛应用。电子鼻具有人工嗅 觉分析系统,能对复杂气味进行检测和识别 。与 普通分析仪器相比,电子鼻得到的是被测样品挥发 物质的整体信息,也就是“指纹数据”l1 ,并不仅仅 是单个成分的定性和定量结果。大米中挥发性气味 物质通常采用GC—MS法来检测,转基因大米常用 的检测方法有以核酸为基础的PCR检验方法 和 检测是否有外源基因表达蛋白质的ELISA法 ,但 这些方法操作繁琐复杂且成本较高,而电子鼻具有 快速、灵敏及不需要样品前处理等优点 。利用电 子鼻对不同产地、收获年份、基因型的大米的挥发性 物质进行检测,从而快速鉴别出不同类型的大米。
